論文の概要: Truncated Variational Hamiltonian Ansatz: efficient quantum circuit design for quantum chemistry and material science

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.19772v1
• Date: Mon, 26 May 2025 09:54:46 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-27 16:58:43.343957
• Title: Truncated Variational Hamiltonian Ansatz: efficient quantum circuit design for quantum chemistry and material science
• Title（参考訳）: Truncated Variational Hamiltonian Ansatz: 量子化学と物質科学のための効率的な量子回路設計
• Authors: Clemens Possel, Walter Hahn, Reza Shirazi, Marina Walt, Peter Pinski, Frank K. Wilhelm, Dmitry Bagrets,
• Abstract要約: 本稿では、ノイズ中間スケール量子(NISQ)デバイス上で量子計算を行うための新しい回路設計である、Truncated Variational Hamiltonian Ansatz (tVHA)を紹介する。 提案したアンザッツはパラメータ数を大幅に削減し,回路サイズを大幅に削減し,高精度なトレードオフを実現する。 本稿では, 量子化学におけるtVHAの実用化に焦点をあてるが, その基本原理は, 量子コンピューティングプラットフォームにおける物質科学計算の幅広い分野にまで適用可能であることを示唆している。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Quantum computing has the potential to revolutionize quantum chemistry and material science by offering solutions to complex problems unattainable with classical computers. However, the development of efficient quantum algorithms that are efficient under noisy conditions remains a major challenge. This paper introduces the truncated Variational Hamiltonian Ansatz (tVHA), a novel circuit design for conducting quantum calculations on Noisy Intermediate-Scale Quantum (NISQ) devices. tVHA provides a promising approach for a broad range of applications by utilizing principles from the adiabatic theorem in solid state physics. Our proposed ansatz significantly reduces the parameter count and can decrease circuit size substantially, with a trade-off in accuracy. Thus, tVHA facilitates easier convergence within the variational quantum eigensolver framework compared to state-of-the-art ans\"atze such as Unitary Coupled Cluster (UCC) and Hardware-Efficient Ansatz (HEA). While this paper concentrates on the practical applications of tVHA in quantum chemistry, demonstrating its suitability for both weakly and strongly correlated systems and its compatibility with active space calculations, its underlying principles suggest a wider applicability extending to the broader field of material science computations on quantum computing platforms.
• Abstract（参考訳）: 量子コンピューティングは、古典的コンピュータでは達成不可能な複雑な問題に対する解決策を提供することによって、量子化学と物質科学に革命をもたらす可能性がある。 しかし、ノイズの多い条件下で効率の良い効率的な量子アルゴリズムの開発は依然として大きな課題である。 本稿では、ノイズ中間スケール量子(NISQ)デバイス上で量子計算を行うための新しい回路設計である、Truncated Variational Hamiltonian Ansatz (tVHA)を紹介する。 tVHAは、固体物理学における断熱定理の原理を活用することによって、幅広い応用に有望なアプローチを提供する。 提案したアンザッツはパラメータ数を大幅に削減し,回路サイズを大幅に削減し,高精度なトレードオフを実現する。 したがって、tVHAは、一意結合クラスタ(UCC)やハードウェア効率アンサッツ(HEA)のような最先端のアンサゼと比較して、変分量子固有解法フレームワークの収束を容易にする。 本稿では, 量子化学におけるtVHAの実用的応用に焦点をあて, 弱相関系と強相関系の両方に適合することを示す一方で, その基本原理は, 量子コンピューティングプラットフォームにおける物質科学計算の幅広い分野にまで適用可能であることを示唆している。

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